-yau化的(fora11yca1abi-yau),并且其接触元必须满足一个特定的消失条件。
换句话说,某些特定的范畴性质,成为了四维流形存在“好”
光滑结构的“障碍”
。
如果(y,ξ)的范畴不满足这些性质,那么它就不可能作为此类“好”
四维流形的边界。
3连接物理与深度应用:他进一步论证,他构造的fuk(y,ξ)范畴,可以被解释为某种三维拓扑弦理论(3do1ogetgtheory)在(y,ξ)上的d-膜(d-brane)范畴。
而定理中的障碍条件,则对应于在四维流形x上定义某种共形场论(fora1fie1dtheory)时所需的异常抵消(anoa1y)条件。
这为他的纯数学定理提供了一个来自理论物理的、极具启性的“解释”
。
利用这套新理论,他成功重新证明并大幅强化了一些已知的关于l-空间不能边界某些四维流形的结果,并且现了全新的、用传统不变量无法检测的障碍现象,即存在一些(y,ξ),其经典拓扑不变量看起来“人畜无害”
,但其范畴不变量fuk(y,ξ)却显示出强烈的“刚性”
,阻止了其作为任何“好”
的四维流形的边界。
研究过程如同在黑暗的岩层中向地心掘进,每一步都可能触及坚硬的本质。
第一天开始,定义a∞-范畴fuk(y
这是基础,也是最需要创造力的部分。
他需要定义范畴的对象、态射空间、以及那无穷无尽的高阶合成运算(a∞-结构)。
这要求他对紧切触流形上的全纯曲线理论有着炉火纯青的掌握,并且需要引入新的虚拟链(virtua1)技术来处理模空间的紧化问题,以确保a∞-关系的成立。
他花了大量时间在定义那些极其复杂的组合结构上,确保其内在的协调性与函子性。
定义了范畴之后,他需要证明它确实是微分同胚不变量。
这需要他构建一个在heegaard分解变化下、在接触结构的形变下都能保持范畴拟等价的传递函子(transferfunctor)系统。
这个过程充满了范畴论的抽象技巧和几何的微妙估计。
同时,他计算了几个关键的例子(如标准的接触球面、某些透镜空间上的紧切触结构),验证他的范畴确实能够区分出l-空间等性质。
构思并尝试证明“范畴障碍原理”
。
这是最考验洞察力的环节。
为什么四维流形的好性质会反映在边界三维流形的范畴性质上?张诚的灵感来源于对带边界流形的指标定理(dextheoreforanifo1ds91ithboundary)的某种“范畴化提升”
的猜想。
他设想,如果x存在好的光滑结构,那么其上的某种dirac算子的指标,应该能够通过边界(y,ξ)的范畴fuk(y,ξ)的某种hochschi1d同调来“计算”
。
而指标的非退化性要求,则迫使fuk(y,ξ)必须满足形式ca1abi-yau等条件。
将这一模糊的直觉转化为严格的数学证明,是极其困难的。
他最初尝试的几种路径都遇到了无法逾越的分析上的困难。
在纯粹数学证明受阻时,他再次求助于物理直觉。
他回顾了规范-引力对偶中关于边界共形场论与体量子引力对应的模糊对应关系。
这使他意识到,或许不需要直接硬碰硬地去证明那个抽象的指标定理提升。
他可以先公理化地定义什么是“好”
的四维流形(例如,要求其允许某个特定的bauer-furuta不变量的稳定化形式),然后直接验证,如果(y,ξ)是此类流形的边界,那么根据fuk(y,ξ)的定义和a∞-范畴的一般理论,其必然满足形式ca1abi-yau等性质。
这相当于绕开了最困难的几何分析,转而利用范畴论的公理和物理对应的“必要性”
来迂回证明。
虽然牺牲了部分“优美”
,但极大地提升了可行性。
采用新的策略后,证明过程虽然依旧技术性
